Результат интеллектуальной деятельности: КОМПОЗИЦИОННЫЙ МЕЛИОРАТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области охраны окружающей среды при разработке нефтяных и газовых месторождений, и предназначается для биологической рекультивации минерализованных и загрязненных земель.

Известный Композиционный материал выполнен из композиции, включающей буровой отход, песок, цемент, негашеную известь, торф, фосфоросодержащее минеральное удобрение (Патент РФ №2408626, C08L 61/00, С04В 28/04,16/08, 18/04, Е01С 3/04, опубл. 10.01.2011 г.).

Недостатком указанного Композиционного материала является то, что сохраняется возможность миграции углеводородов в окружающую среду.

Наиболее близкой является композиция для рекультивации карьеров и нарушенных земель, в состав которой входят буровой шлам, торф, песок, известь негашеная и добавки (Патент РФ №2293103, С09К 17/00, А01В 79/02, опубл. 10.02.2007 г., прототип).

Недостатком указанной композиции для рекультивации карьеров и нарушенных земель является то, что для отходов, содержащих нефть и нефтепродукты, используют, в том числе сорбент и два бакпрепарата, и внесение негашеной извести, обладающей высокой гигроскопичностью, при ее гашении резко снизит титр (количество) живых микробных клеток, являющихся основой препаратов «Сойлекс» и «Деградойлас», тем самым практически нейтрализуя способность данной композиции утилизировать углеводороды. Более того, бактериальные препараты рассчитаны, в первую очередь, на положительные температуры и высокую влажность субстрата. Использование сорбента «Униполимер», негашеной извести, торфа и песка значительно снизит процент влаги в готовой смеси, что опять же вызовет резкое снижение эффективности углеводородокисляющих бакпрепаратов.

Предлагаемый Композиционный мелиоративный материал позволяет исключить указанные выше недостатки, повысить эффективность рекультивации нарушенных земель с попутной безопасной переработкой вредных отходов бурения, при этом предусматривает переработку отходов бурения, в том числе и содержащих нефть, нефтепродукты, и в искусственный почвогрунт, посредством которого осуществляют рекультивацию, например, сухоройных карьеров и нарушенных земель, с восстановлением рельефа и плодородия почвы, ликвидирование карьеров и восстановление плодородного слоя почвы, кроме того способствует утилизации отходов бурения, а также промышленных отходов, и улучшению экологической обстановки районов нефтегазодобычи, сокращению использования гидронамывного и сухоройного песка, тем самым снизив негативное техногенное воздействие на ландшафты при освоении месторождений углеводородного сырья, для этого Композиционный мелиоративный материал включает буровой отход, портландцемент в количестве от 5 до 10% от объема бурового отхода, углерод технический в количестве от 0,5 до 1% от объема бурового отхода, известь негашеную в количестве от 3 до 5% от объема бурового отхода, торф в количестве от 20 до 40% от объема бурового отхода, песок в количестве от 10 до 30% от объема бурового отхода, фосфоросодержащее минеральное удобрение в количестве от 20 до 30 кг на 1 т получаемого композиционного мелиоративного материала. Фосфоросодержащее минеральное удобрение представляет собой, например, двойной диаммофосфат, нитроаммофоску, аммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, аммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, диаммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, диаммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, при этом дополнительно содержит буровой раствор отработанный или неиспользованный на углеводородной основе с содержанием углеводородов или раствор на углеводородной основе в количестве от 3 до 5% от объема бурового отхода.

Буровые отходы включают в себя буровые шламы, буровые сточные воды и т.п.

Буровые шламы в большинстве своем содержат нефть и нефтепродукты от 3 до 7%, твердую фазу 40-65% и воду.

Буровые отходы с размером частиц до 500 мкм и плотностью от 1,3 до 1,6 т/м3.

Используют буровые растворы на углеводородной основе отработанные или неиспользованные с содержанием углеводородов в количестве от 3 до 5%.

Портландцемент, например, портландцемент М400, выпускается промышленностью по ГОСТ 4.204-79, который позволяет использовать его в интервале температур от -30°C до+40°C и приводит к загустению смеси, связыванию компонентов буровых отходов.

Углерод технический (сажа) используют в качестве сорбента и представляет собой промышленные отходы, которые в данном техническом решении утилизируют, кроме того, сажа обладает сорбирующими свойствами, аналогичными сорбирующим свойствам угля активированного.

Известь (негашеная) по ГОСТ 4.204-79 выпускается промышленностью и представляет собой порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. Известь (негашеная) способствует образованию хелатных соединений, которые способствуют образованию внутрикомплексных соединений органических веществ (нефтяная органика и фульво- и гуминофые кислоты, содержащиеся в торфе) с металлами, являющимися и стимуляторами роста не только для высших растений, но и для естественной угледородокисляющей микрофлоры торфа (в составе торфяников Западной Сибири содержится до 10 млн. живых клеток углеродородокисляющих микроорганизмов на 1 г торфа, что сравнимо с титром вносимых бактериальных препаратов).

При внесении в заданном количестве извести происходит повышение щелочности смеси, что способствует раскислению торфяного компонента, тем самым повышая эффективность биологического этапа рекультивации.

Торф имеет кислотную характеристику показателя рН согласно, например, ТУ0391-001-02069355-2004, а буровые отходы имеют щелочную среду. Таким образом, торф нейтрализует щелочную среду буровых отходов.

Кроме того, торф содержит углеводородокисляющие микроорганизмы, повышающие эффективность биологической утилизации нефтяных углеводородов, которые способствуют разложению углеводородов нефти и связыванию тяжелых металлов в малоподвижные соединения, например хилатные.

Песок используют в качестве минерального наполнителя смеси с размером частиц от 2,7 мм до 3,1 мм.

Использование песка позволяет повысить рыхлость смеси, избежать чрезмерного отверждения смеси в сплошной монолит и придать смеси гранулированно-пастообразное состояние.

Фосфоросодержащее минеральное удобрение обеспечивает баланс питательных элементов в композиционном мелиоративном материале и представляет собой, например, нитроаммофоску, аммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, аммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, диаммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, диаммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%.

Нитроаммофоска выпускается промышленностью, например, по ГОСТ 19691-84.

Двойной диаммофосфат выпускается промышленностью, например, по ГОСТ.

Диаммофос удобрительный выпускается промышленностью, например, по ТУ 113-08-468-90 и ТУ 113-08-556-93. Аммофос выпускается промышленностью, например, по ГОСТ 18918-85.

Калий хлористый выпускается промышленностью, например, по ГОСТ 4568-95, сульфат калия - K₂SO₄ выпускается промышленностью, например, по ГОСТ 4145-74.

Использование в предлагаемом композиционном мелиоративном материале торфа и углерода технического в заданных количествах позволяет рекультивировать, например, нефтезагрязненные земли, карьеры и выемки, и использовать композиционный мелиоративный материал в качестве почвогрунта для выращивания в нем растительности и в этом случае, при этом торф и углерод технический сорбируют подвижные загрязнения в буровом отходе, такие как нефтепродукты, тяжелые металлы, соли, препятствуя тем самым их миграции в почву, и за счет этого улучшается вязкость и качество получаемого материала.

Композиционный мелиоративный материал готовят следующим образом.

Буровые отходы берут в расчетном количестве и засыпают в емкость, после этого засыпают в емкость углерод технический в количестве от 0,5 до 1% от объема бурового отхода, негашеную известь в количестве от 3 до 5% от объема бурового отхода и все перемешивают смесителем в течение 5-15 минут.

Гашение извести осуществляют водой, находящейся в буровом отходе в достаточном количестве и до внесения торфа, что позволяет сохранить живой аборигенную углеводородокисляющую микрофлору торфа.

Затем засыпают торф в количестве от 20 до 40% от объема бурового отхода, портландцемент в количестве от 5 до 10% и песок в количестве от 10 до 30% от объема бурового отхода, все ингредиенты перемешивают смешивающим устройством в течение 5-15 минут.

В полученную смесь засыпают фосфоросодержащее минеральное удобрение в количестве от 20 до 30 кг на 1 т полученной смеси, например, нитроаммофоску, аммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, аммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, диаммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, диаммофос с хлористым калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, и все это перемешивают смешивающим устройством в течение 5-15 минут.

В полученную смесь дополнительно вводят буровой раствор отработанный или неиспользованный на углеводородной основе с содержанием углеводородов в количестве от 3 до 5% от объема бурового отхода.

Полученный Композиционный мелиоративный материал вывозят, например, на автотранспорте в выработанный песчаный карьер, и размещают, например, с помощью автомиксера в заранее подготовленные двухотвальным плугом борозды шириной 0,3 м и глубиной 0,3 м.

В тот же день производят посадку районированных саженцев или сеянцев древесных пород древесных растений.

Процессы перемешивания осуществляют известными средствами, например, с помощью различных смесительных установок, например с помощью экскаватора, за счет движения ковша в продольном или поперечном направлениях.

Перемешивание осуществляют до получения гомогенной густой массы. При этом тщательно размалывают сгустки и куски бурового отхода.

Продолжительность процесса перемешивания одного замеса составляет 5-15 минут.

Укладку Композиционного мелиоративного материала на объекты осуществляют известной дорожно-строительной техникой, землеройно-транспортными машинами-экскаваторами, автосамосвалами, фрезами, погрузчиками, бульдозерами, автогрейдерами, катками.

Как показали эксперименты, проведенные в ходе выполнения работ на Еты-Пуровском месторождении нефти, полученный Композиционный мелиоративный материал позволил осуществить рекультивацию загрязненных нефтью земель.

Предложенный Композиционный мелиоративный материал иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В емкость засыпают буровой отход в количестве 600 кг, содержащий нефть и нефтепродукты 7%,, твердую фазу 65% и воду, углерод технический в количестве 6 кг (1% от объема бурового отхода), негашеную известь в количестве 30 кг (5% от объема бурового отхода), и все перемешивают смесителем в течение 10 минут.

После этого в емкость добавляют торф в количестве 240 кг (40% от объема бурового отхода), портландцемент М400 в количестве 60 кг (10% от объема бурового отхода) и песок в количестве 180 кг (30% от объема бурового отхода), все ингредиенты перемешивают смешивающим устройством в течение 15 минут.

В полученную смесь добавляют нитроаммофоску в количестве 30 кг на 1 т полученной смеси, все это перемешивают смешивающим устройством в течение 10 минут, и дополнительно вводят буровой раствор неиспользованный на углеводородной основе в количестве от 3 до 5%. Смешивающим устройством в течение 15 минут тщательно перемешивают.

Полученный Композиционный мелиоративный материал вывозят на автомиксере в выработанный песчаный карьер и размещают с помощью автомиксера в заранее подготовленные двухотвальным плугом борозды шириной 0,3 м и глубиной 0,3 м. В тот же день вручную производят посадку районированных саженцев лиственницы на загрязненных грунтах, прошедших рекультивацию.

Через месяц; приживаемость саженцев составила 83%.

Пример 2.

В емкость засыпают буровой отход в количестве 600 кг, содержащим нефть и нефтепродукты 5%,, твердую фазу 50% и воду, углерод технический в количестве 3 кг (0,5% от объема бурового отхода) и негашеную известь в количестве 18 кг (3% от объема бурового отхода) и перемешивают смешивающим устройством в течение 5 минут.

После смешивания в емкость добавляют торф в количестве 120 кг (20% от объема бурового отхода), песок в количестве 60 кг (10% от объема бурового отхода) и портландцемент М400 в количестве 30 кг (5% от объема бурового отхода), все это перемешивают смешивающим устройством в течение 7 минут.

В полученный материал добавляют аммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, в количестве 20 кг на 1 т полученной смеси, все это перемешивают смешивающим устройством в течение 10 минут.

Полученный Композиционный мелиоративный материал вывозят на автомиксере в выработанный песчаный карьер и размещают с помощью автомиксера в заранее подготовленные двухотвальным плугом борозды шириной 0,3 м и глубиной 0,3 м.

В тот же день вручную производят посадку районированных саженцев ели на загрязненных грунтах, прошедших рекультивацию. Через месяц приживаемость саженцев составила 76%.

Пример 3.

В емкость засыпают буровой отход в количестве 600 кг, содержащий нефть и нефтепродукты 3%, твердую фазу 60% и воду, сажу в количестве 4,5 кг (0,75% от объема бурового отхода), негашеную известь в количестве 24 кг (4% от объема бурового отхода) и перемешивают смешивающим устройством в течение 5 минут.

После смешивания в емкость добавляют торф в количестве 45 кг (7,5% от объема бурового отхода), песок в количестве 120 кг (20% от объема бурового отхода) и портландцемент М400 в количестве 90 кг (15% от, объема бурового отхода), все это перемешивают смешивающим устройством в течение 7 минут.

Затем вводят диаммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, в количестве 25 кг на 1 т полученной смеси, и все это перемешивают смешивающим устройством в течение 10 минут.

Полученный Композиционный мелиоративный материал вывозят на автомиксере в выработанный песчаный карьер и размещают с помощью автомиксера в заранее подготовленные двухотвальным плугом борозды шириной 0,3 м и глубиной 0,3 м. В тот же день вручную производят посадку районированных саженцев березы на загрязненных грунтах, прошедших рекультивацию. Через месяц приживаемость саженцев составила 89%.

При использовании Композиционного мелиоративного материала, полученного в результате утилизации буровых отходов, отсутствовала миграция загрязняющих веществ из него в песчаную залеж дна и откос карьера, а агротехнические и фитомелиоративные мероприятия позволили рекультивировать нарушенные участки земель, восстановить плодородие и использовать земли по лесохозяйственному назначению.

Применение Композиционного мелиоративного материала позволило эффективно осуществить рекультивацию сухоройных карьеров и нарушенных земель, с восстановлением рельефа и плодородия почвы, а также улучшить экологическую обстановку районов нефтегазодобычи, сократить использование гидронамывного и сухоройного песка, тем самым снизив негативное техногенное воздействие на ландшафты при освоении месторождений углеводородного сырья.